电冰箱压缩机启动器和保护器各自工作原理是什么?

核心提示电冰箱有PTC启动器和重锤式启动器两种PTC是PolymericPositiveTemperatureCoefficient的缩写,PTC器件即高分子聚合物正温度系数器件,该器件能在电流浪涌过大、温度过高时对电路起保护作用。使用时,将其串接

电冰箱有PTC启动器和重锤式启动器两种

PTC是PolymericPositiveTemperatureCoefficient的缩写,PTC器件即高分子聚合物正温度系数器件,该器件能在电流浪涌过大、温度过高时对电路起保护作用。使用时,将其串接在电路中,在正常情况下,其阻值很小,损耗也很小,不影响电路正常工作;但若有过流(如短路)发生,其温度升高,它的阻值随之急剧升高,达到限制电流的作用,避免损坏电路中的元器件。当故障排除后,PPTC器件的温度自动下降,又恢复到低阻状态,因此PPTC器件又称为可复性保险丝。

ptc的工作原理

自恢复保险丝是由高分子材料添加导电粒子制成其基本原理是一种能量的平衡,当电流流过元件时产生热量,所产生的热量一部分散发到环境中去,一部分增加了高分子材料的温度在工作电流下,产生的热量和散发的热量达到平衡电流可以正常通过,当过大电流通过时,元件产生大量的热量不能急时的散发出去,导致高分子材料温度上升,当温度达到材料结晶融化温度时,高分子材料集聚膨胀,阻断由导电粒子组成的导电通路,导致电阻迅速上升,限制了大电流通过,从而起到过流保护作用

重锤启动器在电路中的作用是:当压缩机接入电源时,启动电流会很大,启动器上的线圈产生的电磁力也很大,启动器内的重锤在这个电磁力的作用下移动,使动触点与启动绕组的定触点接触,把压缩机的启动绕组接入电路,压缩机开始运转,图3所示。这时启动电流逐渐下降,当压缩机转数达到同步转数的75~80%时,启动器上的电磁力已不能将重锤吸起,重锤下降使动触点与定触点断开,把启动绕组从电路中断开,重锤启动器则完成了启动任务。在电源电压低于允许范围时,启动器的重锤不能被电磁力吸起来,启动绕组不会被接入电路,因而压缩机不能启动,此时通过运转绕组的电流非常大将会烧坏绕组。在电源电压太高超过允许范围时,重锤启动器内的动触点会被粘在启动绕组的定触点上,启动绕组不能从电路中断开而被烧坏,这样重锤启动器就不能顺利完成压缩机的启动任务。要选择重锤启动器与压缩机匹配,实际上就是要求重锤启动器在电压低时或电压高时能使压缩机顺利启动。

PTC式的判断很简单,就是摇一摇,听听有没有杂碎物碰撞的声音,如果有就是元件损坏了,造成压缩机启动不了。重锤式的损坏很少。

电冰箱主控板的原理

我们知道任何物质在液化后都要放出热量,在气化时都要吸收热量,这是最普遍的物理现象。空调冰箱就是利用了这个道理,将制冷剂液化放出热量,然后再让他蒸发吸收热量。液化放出热量的位置和蒸发吸收热量的位置不能在一处,否则没有任何效果。因此空调就有了室外机,目的是散热和其它主要功能,冰箱则散热器在冰箱外部。

那么怎么能实现制冷剂液化-气化呢?我们知道,气体物质在它的临界温度下,当压力达到一定值的时候,就会液化。所谓的临界温度就是在这个温度之上,无论采用多高的压力都不能使他液化。当温度高于气体物质在某个压力下的沸点之上时就会发生气化,气化时吸收热量,吸收的热量从环境中获得,从而实现制冷。

用于上述实现制冷的气体物质就是制冷剂。作为制冷剂的物质通常常温下为气体,便于蒸发,而且临界温度不能太低,否则压缩时液化不容易。还要要求无毒,无异味儿。常见的制冷剂为氨、氟(这个字念服笨蛋才念佛呢)里昂。

氟里昂实际上很多种物质的总称,是一种系列产品。那么他是什么物质呢?实际上就是卤代烷,常见的是卤代甲烷。例如一氟三氯甲烷、三氟一氯甲烷、二氟二氯甲烷等等。也就是甲烷的分子中的氢原子被氯和氟原子所取代,你可以自己组合出不同的物质。当然了,这种卤代烷一定要有氯原子和氟原子存在,不能全是氯也不能全是氟,而且烷烃中的氢原子全部被取代。倒不是说不存在这种物质,而是满足不了作为制冷剂的要求,例如四氯甲烷,常温下为液体,也就是四氯化碳,不能做制冷剂的。但是四氯化碳中的一个氯被氟取代,就可以做制冷剂。

制冷的过程是这样的:

首先压缩机将蒸发器来的气体制冷剂进行压缩,由于室温低于制冷剂的临界温度,当达到所需的压力后液化,液化时放出大量的热,这些热量通过散热管、散热片散发到空气中,也就是冰箱后面的散热管、空调室外机的风扇吹着的散热片。

液化后的制冷剂散热后,温度降低到接近室温,经过缓冲器后再通过毛细管进入蒸发器,蒸发器就是粗管,上面带有导热良好的金属片。制冷剂在这里蒸发,会吸收大量的热量,使得蒸发器周围温度迅速降低。对于冰箱,蒸发器就是冷冻室周围的金属和部分,对于空调就是室内机里面的金属管和外面的吸热片,和冰箱不同的是,空调蒸发器温度不是低吗,用风扇吹他,于是空调就吹出了冷风。冰箱同志则住在密封箱里,由于蒸发器不断地吸热,使得这里面温度很低,低到零下十几度。

制冷剂在蒸发器蒸发后变成了气体,再到压缩机压缩,结果又放出热量变成了液体,成为一个循环。那位优点物理知识的姐姐该问我了:“不对吧?如果说制冷剂在工作中不是在密闭的、循环的系统中运作没有任何问题,但制冷剂和压缩机等在一个密闭的系统内进行循环,那压力应该是平衡的,也就是压力不变啊,既然不变,那液体怎么可能变成气体呢?便不成气体,制个屁冷啊?”姐姐,前面说了,在蒸发器前面有个毛细管,这个毛细管的作用就是减压,为什么呢,你想想毛细管后面的是蒸发器,蒸发器空间是很大的,毛细管很细,流着的是液体,到了蒸发器,空间突然增大,而且蒸发器后面就是压缩机,压缩机会及时地抽取气体,于是通过毛细管到达蒸发器内液体制冷剂由于压力低,不得不气化了,于是上演了气化吸热的一幕。

制冷机理就是这样的,简单吧?那温度是怎么控制的?冰箱和空调温度控制都是通过启停压缩机来实现的。压缩机总在那里干活儿就冷,反之就不制冷。

控制温度的部分叫温控器,冰箱的比较简单,有机械的,也有电子的,空调基本上都是电子的。机械的相对比较简单,就是一个密封管,里面装有膨胀系数大的液体或气体,当温度升高时,膨胀,推动开关,使冰箱供电导致压缩机启动。

电子的也很简单,一般是一个热电阻温度计或热电偶温度计或者半导体温度计(所谓的温度计实际上是传感器),温度变化导致传感器参数变化,通过电子电路实现对压缩机供电电路的开关。电子温控有好处,便于实现遥控、定时、等等。

近年来出现的所谓变频空调,号称节能,实际上是通过变频技术调节拖动压缩机的电动机的供电频率来实现调节电机的转速。我们知道交流电机调速很难实现,冰箱、空调中的压缩机都是有交流电机拖动的,特别是空调,美女、衰哥喜欢温度不一样,总爱调来调去的,如果不采用变频调速在平稳电机运转,只能通过间断运行来实现。我们知道,电动机在启动过程中,需要较大的起动电流,因此对电网的电压造成波动,甚至烧掉不耐压的设备,最常见的是白炽(这个字念赤)灯烧断钨丝。刚刚启动不久的电机往往由于温度对它的控制又要求停机,反反复复导致电机频繁启动,一方面浪费电能,另一方对压缩机等部件的机械部分也会造成疲劳、磨损等。采用变频空调,就可以在电机在根据温度的不同选择不同的转速来实现。交流电机的变频调速本身不节能,但是避免了需要频繁启动的电机等,这时候相对传统手段就节能了,这是相对的。

制冷剂氟里昂可以破坏大气中的臭氧层。我们知道,大气分为对流层、平流层、暖层、电离层等,其中在大气层的10公里到50公里高度的区域(平流层)臭氧有相当的浓度,是臭氧富集区,臭氧是氧气的一种同素异形体,一个分子中有三个氧原子(氧气是两个),臭氧可以吸收太阳光中的紫外线,使得紫外线转变为热能,氧气也可以在紫外线的作用下转变为臭氧。单独的氧气在紫外线的照射下是不能把紫外线转化为热能的,而是直接透过。只有在臭氧存在下,才会出现臭氧在紫外线照射下转换为氧气,氧气再在紫外线照射下转换为臭氧,实际上是一种化学平衡。

在氟里昂存在的情况下,臭氧分子将会被破坏变成氧气分子,在这个过程中,氟里昂并不发生变化,起到催化剂的作用。也就是说,氟里昂破坏了臭氧分子后自己并不被消耗掉,氟里昂自然降解过程十分缓慢,因此大气中氟里昂的浓度增加自然而然会把臭氧破坏干净。自然界的臭氧的产生一般是通过空气放电也就是闪电过程中有氧气转变而来的,在自然环境下,臭氧的产生和消耗是平衡的,但人类制造了氟里昂,就会破坏这种平衡。

臭氧被破坏了,太阳光中波长小于290纳米的紫外线就会对生物造成极大的影响。

制冷技术除了液化蒸发法,还有半导体制冷技术。实际上某些板式半导体在通电时,会出现温度差,导致一面冷另一面热。于是就出现了利用这一技术的微型冰箱、凉帽等,某些饮水机的冷热水,就是半导体制冷。半导体制冷优点是无噪音,无制冷剂,无运转机构,如意控制温度,但致命缺点就跟五笔字型类似,耗电量大(五笔字型工作量大),效率低,因此应用领域比较窄。

图1为该冰箱的整机电路图,图2为笔者根据实物绘制的控制板电路原理图。

220v交流电由连接器CHl进入控制板,经R1限流、CD2降压后加至由DEl~DE4(1N4007)组成的桥式整流电路的输入端。R39、R40为电容cD2的放电电阻。桥式整流电路的输出电压经E1滤波、N1、Dz2组成的串联型稳压电路稳压成5V左右。发光二极管、DE6、R2、R3、CD3回到进线端形成电流回路,PHl中发光二极管被点亮,光敏三极管导通,将IC2⑥脚电位拉低,IC2③脚与①、②、⑨脚配合输出显示驱动脉冲,驱动LED4、LED5、LED6轮流发光。LED4~LED6呈等边三角形排列,其发光状态呈旋转状,可直观显示出压缩机的运转状态。当压缩机停止运转后,COMP端220V交流电压消失,IC2⑥脚电位上升,LED4~LED6熄灭。DE5用于吸收交流电负半周期间可能加于PHl中发光二极管两端的反向电压。

LEDl为冬季开关接通指示。当电冰箱内冬季模式开关接通后,HEAT端加有220V交流电,其电流通路为:HEAT→LEDl、R36→DE9→R2→R3、CD3→NENTRAL。于是LEDl发光。DEll的作用与DE5相同,这里用于吸收LEDl上的反向电压。

图中LED2为电源指示;压敏电阻VRl用于吸收瞬间浪涌电压及过压保护。

例1:控制板只有冬季模式指示灯LEDl亮,其余指示灯全部不亮,压缩机运转正常。

检修分析:控制板电路主要为电子钟及冰箱工作状态指示,对压缩机的工作不会产生影响。由于电源指示灯LED2不亮,判断控制板上的电源电路出现故障。

打开电冰箱上盖,脱开连接器CHl,即可整块取下控制板单独进行维修。检修时在控制板NENTRAL与LINE端加上220V交流电,由于控制板与市电直接连通,检修时应注意安全,条件许可时最好通过隔离变压器进行检修。

测量稳压输出端(E2两端)无电压,测整流输出(E1两端)电压圾低。在路测量E2两端直流电阻无明显短路,测得I)Z2两端直流电阻接近0Ω,拆下测量已击穿。由于该故障是因户外供电线路零线接触不良而引起,分析DZ2的击穿可能因为供电电路故障,引起整流电路产生较高的输出脉冲电压造成损坏。如果是这样,则DZl、稳压调整管N1也有可能损坏。因此,测量N1在路直流电阻,发现其集电极已击穿,发射极正反向电阻均为数百欧姆,证实已损坏。测量DZl未坏。N1为NPN型片状三极管,其安装位置位于数码显示管L2下面,空

间位置狭小。笔者手中无该贴片三极管更换,若在原位置换装普通元件,则L2将无法装回。经对局部印制板电路进行观察后,使用普通的S8050三极管,装于L2旁边,其三个引脚的焊点位置见图3所示。

将各元件安装完毕之后通电测试,电源指示灯LED2亮,L1、L2显示正常,按K1、K2,时钟可正常调校。分别将COMP、HEAT端与LINE端短接后,LED4~LED6旋转点亮,LEDl亮,表明控制板各功能已恢复正常。装机后显示正常。

例2:压缩机处于运转状态时,指示压缩机运转状态的旋转指示灯(LED4~LED6)不亮,且冬季开关断开后,冬季指示灯会随压缩机的运转而误点亮。

检修分析:在CHl的NENTRAL与LINE端加220V交流电压,将LINE端与coMP端短路后,LED4~LED6旋转点亮,以为控制板正常,怀疑压缩机运转时220V电压未加至控制板COMP端。在电冰箱压缩机处于运转状态下,拔下电源插头,测量电冰箱箱体上CHl插头中LlNE端与COMP端直流电阻为零,说明箱体内电路正常。又测LINE端与HEAT端直流电阻,在冬季开关闭合时为0Ω,断开后呈较大阻值,说明冬季开关与其对应连接线路无故障。将控制板与箱体连接后试机,测得COMP端有220V电压送达。

经分析,在冬季开关关断后,若压缩机处于运转状态,则220V交流电仍经加热器加至HEAT端,这时,PHl发光二极管回路与冬季开关指示灯和加热器相串联后的回路构成并联电路,由于前者电阻比后者小得多,所以冬季指示灯不亮。反过来,如果后者的回路电阻比前者小得多,则并联回路的大部分电流将通过冬季指示灯回路而使该指示灯误亮,同时,PHl发光二极管回路将因无电流流过或电流极小而无法准确检测到压缩机运转的信息而不能作出正确指示。

根据以上分析,回头再对控制板单独进行检查,发现在控制板加电压后,将HEAT、COMP端单独与LINE短接时,各自的指示显示均正常。但将上述三个端子同时并接到一起时,只有冬季指示灯亮而压缩机运转指示灯不亮。由此进一步判断故障可能因压缩机运转检测回路电阻增大而引起。用万用表R×100挡在路测量R11、R37、R38两端直流电阻,表针基本不动,说明该电阻已严重增值。R11、R37、R38为三只微型贴片电阻,将其拆除后,用一只普通100Ω电阻代换。仍将HEAT、COMP端与LINE端连接在一起,通电后冬季指示灯及压缩机运转指示灯均正常指示。将控制板装回电冰箱后,试机所有显示全部恢复正常。

 
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